СЕТИ РОССИИ
60
э
н
е
р
г
о
э
ф
ф
е
к
т
и
в
н
о
с
т
ь
энергоэффективность
Неиспользуемые возможности
повышения энергетической
эффективности
распределительных
сетевых компаний
Повышение энергетической эффективности
электросетевого комплекса — тема очень попу-
лярная и злободневная. С одной стороны, рас-
пределительные сетевые компании, находясь
в достаточно сложных экономических условиях,
крайне заинтересованы в сокращении издержек,
а с другой стороны, зачастую не имеют достаточ-
ного объема ресурсов для реализации необходи-
мых мероприятий.
Наталья ЯКШИНА, начальник Департамента
энергосбережения и повышения энергетической
эффективности ПАО «МРСК Центра»
К
ак
показали
исследования
потенци
-
ала
энергосбережения
в
электри
-
ческих
сетях
ПАО
«
МРСК
Центра
»,
препятствием
в
оптимизации
энерго
-
затрат
не
всегда
является
ограниченность
финансовых
возможностей
.
Зачастую
требу
-
ется
пересмотр
подходов
к
управлению
,
пла
-
нированию
,
развитию
и
прочим
процессам
в
электроэнергетике
.
В
ПАО
«
МРСК
Центра
»
регулярно
проводит
-
ся
так
называемый
энергетический
анализ
.
По
сути
—
это
выявление
наибольших
сегментов
использования
энергетических
ресурсов
и
оцен
-
ка
потенциала
энергосбережения
.
Наибольший
сегмент
,
безусловно
, —
это
технологический
расход
электроэнергии
на
передачу
-
потери
.
Структура
технологических
потерь
ПАО
«
МРСК
Центра
»
такова
,
что
около
40%
при
-
ходится
на
потери
в
сети
110
кВ
,
а
25%
сум
-
марных
технологических
потерь
—
именно
на
нагрузочные
потери
в
ЛЭП
110
кВ
(
по
данным
2015
года
).
Это
наибольший
сегмент
в
струк
-
туре
потерь
.
В
разрезе
филиалов
ПАО
«
МРСК
Центра
»
доля
технологических
потерь
в
сети
110
кВ
к
общим
отчетным
потерям
варьируется
от
10%
до
50%.
Оценке
потенциала
оптимизации
потерь
в
сети
110
кВ
,
а
также
вопросам
целесообраз
-
ности
и
выполнимости
мероприятий
по
опти
-
мизации
потерь
в
системообразующих
сетях
и
посвящена
данная
статья
.
Принято
считать
,
что
потенциал
снижения
потерь
в
сети
110
кВ
довольно
ограничен
.
Модернизация
оборудования
требует
огром
-
ных
затрат
и
вряд
ли
целесообразна
с
целью
снижения
потерь
.
Оптимизация
потерь
в
сети
110
кВ
в
большинстве
случаев
сводится
к
оп
-
тимизации
электрических
режимов
.
В
силу
того
,
что
на
режимы
замкнутых
се
-
тей
110
кВ
оказывают
существенное
влияние
режимы
магистральных
сетей
220
кВ
и
выше
,
а
также
генерация
электрических
станций
,
задача
минимизации
нагрузочных
потерь
ак
-
тивной
мощности
в
общем
случае
сводится
к
следующим
направлениям
.
61
1.
Оптимизация
уровней
напряжения
на
магистральных
центрах
питания
и
электростанциях
с
целью
оптимизации
перетоков
реактивной
мощности
Известно
,
что
нагрузочные
потери
активной
мощности
∆
P
в
сетевом
элементе
обратно
пропор
-
циональны
квадрату
напряжения
в
нем
:
P
2
+
Q
2
∆
P
=
—
R
, (1)
U
2
где
P
и
Q
—
активная
и
реактивная
мощности
,
пере
-
даваемые
элементом
,
а
R
—
его
активное
сопротив
-
ление
.
Из
формулы
(1)
следует
,
что
задача
минимизации
нагрузочных
потерь
активной
мощности
в
общем
случае
сводится
к
минимизации
реактивных
перето
-
ков
по
сети
.
Перетоки
реактивной
мощности
в
замкнутых
се
-
тях
110
кВ
также
существенно
зависят
от
уровней
напряжений
на
шинах
магистральных
подстанций
и
электростанций
(
реактивная
мощность
поступает
из
узлов
с
большим
напряжением
в
узлы
с
меньшим
напряжением
).
Статические
характеристики
активной
мощно
-
сти
комплексной
нагрузки
по
частоте
и
по
напря
-
жению
практически
линейны
,
а
статические
ха
-
рактеристики
реактивной
мощности
имеют
более
сложный
вид
.
Особенно
существенно
наличие
ми
-
нимума
у
статической
характеристики
реактивной
мощности
по
напряжению
при
некотором
напряже
-
нии
,
называемом
критическим
U
КР
.
При
снижении
напряжения
ниже
U
КР
(
рисунок
1)
может
происхо
-
дить
резкое
увеличение
потребляемой
реактив
-
ной
мощности
,
что
вызывает
еще
более
глубокое
снижение
напряжения
,
то
есть
возникает
явление
«
лавины
напряжения
» [1].
В
ряде
случаев
переток
реактивной
мощности
по
замкнутой
сети
110
кВ
превышает
величину
по
-
требления
реактивной
мощности
на
данном
участке
сети
и
транзитом
передается
в
смежные
участки
.
На
примере
филиала
«
Воронежэнерго
»
сформиро
-
вана
расчетная
модель
и
смоделирован
оптимальный
режим
по
напряжению
на
шинах
110
кВ
магистральных
подстанций
и
электростанций
.
Расчетный
эффект
сни
-
жения
нагрузочных
потерь
в
сети
110
кВ
для
оптималь
-
ного
режима
составил
9
млн
кВт
•
ч
или
около
16
млн
рублей
в
год
(
по
самым
минимальным
расчетам
).
Требование
минимизации
потерь
электроэнер
-
гии
в
электрических
сетях
энергосистем
посред
-
ством
регулирования
в
них
напряжения
закрепле
-
но
в
п
. 6.3.12
Правил
технической
эксплуатации
электрических
станций
и
сетей
Российской
Феде
-
рации
[2].
Однако
по
факту
складывается
ситуация
,
при
которой
техническая
возможность
регулиро
-
вания
напряжения
на
магистральных
подстанциях
и
электростанциях
может
быть
ограничена
,
и
для
ее
восстановления
зачастую
требуются
вложения
(
установка
устройств
регулирования
напряжения
,
устройств
компенсации
реактивной
мощности
,
за
-
мена
автотрансформаторов
).
Проблема
в
том
,
что
на
данную
ситуацию
не
-
обходим
«
взгляд
сверху
».
Во
-
первых
,
необходимо
оценить
эффект
снижения
потерь
в
сети
110
кВ
от
оптимизации
уровней
напряжения
на
шинах
маги
-
стральных
подстанций
и
электростанций
на
уровне
каждой
региональной
энергосистемы
.
На
примере
энергосистемы
Воронежской
области
очевидно
,
что
данный
эффект
очень
значителен
.
Однако
распре
-
делительные
сетевые
компании
сталкиваются
с
про
-
блемой
недостатка
информации
,
необходимой
для
корректного
расчета
.
Расчет
может
быть
произве
-
ден
только
на
уровне
Региональных
диспетчерских
управлений
.
Во
-
вторых
,
требуется
оценить
техническую
воз
-
можность
регулирования
напряжения
на
шинах
110
кВ
и
магистральных
подстанций
220–500
кВ
и
электростанций
с
целью
минимизации
потерь
в
сети
110
кВ
(
установка
/
ввод
в
работу
устройств
регулирования
напряжения
;
установка
/
ввод
в
ра
-
боту
устройств
компенсации
реактивной
мощ
-
ности
).
В
-
третьих
,
даже
при
наличии
возможности
регу
-
лирования
уровни
напряжения
на
шинах
110
кВ
ма
-
гистральных
подстанций
и
электростанций
требуется
постоянно
поддерживать
в
оптимальных
диапазонах
с
учетом
сезонных
изменений
нагрузок
и
ремонтных
режимов
.
В
общем
и
целом
получается
,
что
решение
дан
-
ных
вопросов
находится
в
компетенции
Системного
оператора
,
Федеральной
сетевой
компании
,
а
основ
-
ной
эффект
снижения
потерь
—
в
распределитель
-
ных
сетевых
компаниях
.
Следует
отметить
,
что
в
вопросе
оптимизации
уровней
напряжения
на
шинах
110
кВ
магистральных
подстанций
и
электро
-
станций
снижение
нагру
-
зочных
потерь
в
замкну
-
тых
сетях
110
кВ
—
не
единственная
и
даже
не
основная
задача
.
Опти
-
мизация
перетоков
актив
-
ной
и
реактивной
мощ
-
ности
необходима
для
повышения
пропускной
способности
сети
и
ми
-
нимизации
потерь
напря
-
жения
.
В
некоторых
узлах
энергосистемы
эта
про
-
блема
очень
актуальна
.
Рис
.1.
Статические
характеристики
активной
и
реактивной
мощности
№
4 (37) 2016
62
СЕТИ РОССИИ
2.
Установка
источников
реактивной
мощности
в
непосредственной
близости
от
потребителя
в
сети
6(10)–0,4
кВ
Реактивная
мощность
не
преобразуется
в
другие
виды
мощности
,
не
требует
для
ее
производства
за
-
траты
других
видов
энергии
,
поэтому
источник
реак
-
тивной
мощности
целесообразно
размещать
в
непо
-
средственной
близости
от
его
потребителя
.
По
данным
[3]
около
70%
всей
мощности
устройств
компенсации
реактивной
мощности
(
УКРМ
),
которые
необходимо
установить
в
электрических
сетях
,
целе
-
сообразно
устанавливать
в
сетях
0,4
кВ
, 25% —
в
се
-
тях
6–10
кВ
и
около
5% —
в
сетях
110
кВ
и
выше
.
Та
-
кое
распределение
обеспечит
минимум
суммарных
затрат
на
УКРМ
и
на
потери
электроэнергии
во
всех
сетях
в
целом
.
Компенсация
реактивной
мощности
в
сети
6(10)–
0,4
кВ
в
непосредственной
близости
от
ее
потребле
-
ния
позволит
минимизировать
перетоки
реактивной
мощности
в
сетях
более
высокого
уровня
напряже
-
ния
— 35
кВ
и
выше
.
То
есть
большая
часть
про
-
блемы
перетоков
реактивной
мощности
в
замкнутой
сети
110
кВ
,
приводящая
к
увеличению
нагрузочных
потерь
,
потерь
напряжения
и
снижению
пропускной
способности
сети
,
может
быть
решена
или
,
по
край
-
ней
мере
,
минимизирована
.
Существенным
ограничением
решения
пробле
-
мы
установки
УКРМ
в
непосредственной
близости
от
потребителя
является
отсутствие
законодательных
стимулов
для
потребителей
к
поддержанию
законо
-
дательно
установленных
[4]
предельных
значений
коэффициента
реактивной
мощности
на
границе
ба
-
лансовой
принадлежности
.
На
примере
одного
из
потребителей
в
Белгород
-
ской
области
(
крупный
животноводческий
холдинг
)
вы
-
полнены
оценочные
расчеты
потребляемой
реактив
-
ной
мощности
,
требуемой
мощности
компенсирую
-
щих
устройств
и
потенциала
снижения
потерь
в
рас
-
предсетях
филиала
«
Белгородэнерго
»
от
их
установ
-
ки
.
Результаты
расчетов
приведены
в
таб
лице
1.
Таким
образом
,
получается
,
что
потребление
реак
-
тивной
мощности
крупными
потребителями
,
вернее
проблемы
,
создаваемые
потреблением
реактивной
мощности
,
оплачивают
все
потребители
в
конечном
тарифе
.
А
в
условиях
ограничения
роста
тарифа
данные
проблемы
целиком
и
полностью
ложатся
на
плечи
сетевых
компаний
и
решаются
в
ущерб
другим
не
менее
важным
направлениям
функционирования
и
развития
электросетевого
комплекса
.
Надо
сказать
,
что
Методика
расчета
повышаю
-
щих
и
понижающих
коэффициентов
за
поддержание
коэффициента
реактивной
мощности
существует
,
но
действует
она
только
для
потребителей
ЕНЭС
[5].
Если
применить
требование
вышеуказанных
Ме
-
тодических
указаний
к
данному
потребителю
в
Бел
-
городской
области
,
расчетный
повышающий
коэф
-
фициент
составил
бы
1,0533
относительных
единиц
(
то
есть
плюс
5,33%
к
цене
на
электроэнергию
).
При
-
нимая
во
внимание
объемы
потребления
,
установка
устройств
компенсации
реактивной
мощности
при
усло
вии
применения
данного
коэффициента
окупи
-
лась
бы
за
4
месяца
.
Кроме
того
,
как
уже
упоминалось
ранее
,
от
-
сутствие
источников
реактивной
мощности
в
сети
6(10)
кВ
приводит
к
ограничению
пропускной
спо
-
собности
и
недопустимым
потерям
напряжения
в
послеаварийных
режимах
в
сети
35
кВ
и
выше
.
Для
обеспечения
требуемой
мощности
и
качества
электроэнергии
распределительные
сетевые
компа
-
нии
также
несут
дополнительные
затраты
,
которые
в
некоторых
случаях
даже
более
значительны
,
чем
затраты
на
нагрузочные
потери
,
создаваемые
пере
-
токами
реактивной
мощности
.
При
недопустимом
уровне
потерь
напряжения
в
замкнутой
сети
110
кВ
в
послеаварийном
режиме
есть
два
пути
решения
:
–
автоматическое
ограничение
снижения
напряже
-
ния
(
АОСН
) —
снижение
потребления
активной
мощности
;
–
устройства
компенсации
реактивной
мощности
(
УКРМ
)
на
подстанциях
35–110
кВ
—
снижение
потребления
реактивной
мощности
.
При
прочих
равных
условиях
УКРМ
предпочти
-
тельнее
,
так
как
не
связаны
с
отключением
потреби
-
телей
.
На
примере
того
же
филиала
«
Белгородэнерго
»
аварийная
схема
максимального
зимнего
режима
(
вывод
в
ремонт
одной
из
ВЛ
110
кВ
Томаровка
—
Фрунзенская
и
аварийное
отключение
другой
)
тран
-
зита
110
кВ
Рудник
—
Ивня
—
Ракитное
—
Красная
Яруга
—
Грайворон
—
Борисовка
—
Томаровка
—
Фрунзенская
потребовала
установки
АОСН
на
36
МВт
.
Расчетным
способом
установлено
,
что
при
условии
компенсации
19
МВАр
реактивной
мощно
-
сти
объемы
АОСН
можно
было
бы
снизить
до
28
Мвт
.
А
это
,
помимо
затрат
сетевой
компании
,
риски
огра
-
ничения
энергоснабжения
потребителей
.
В
филиале
«
Воронежэнерго
»
на
транзите
110
кВ
Балашовская
—
Борисоглебск
в
послеаварийном
ре
-
жиме
(
вывод
в
ремонт
одной
из
систем
шин
и
ава
-
рийное
отключение
другой
системы
шин
ПС
500
кВ
Балашовская
)
для
устранения
недопустимых
потерь
напряжения
требуется
компенсация
52
МВАр
реак
-
тивной
мощности
,
либо
установка
АОСН
.
Табл
. 1.
Оценка
влияния
потребления
реактивной
мощ
-
ности
крупного
животноводческого
холдинга
на
нагру
-
зочные
потери
в
распределительной
сетевой
компании
Количество
точек
поставки
шт
.
58
Годовое
потребление
электроэнергии
млн
кВт
•
ч
152
Необходимая
мощность
УКРМ
МВАр
2,8
Потери
в
сетях
филиала
«
Белгородэнерго
»,
создаваемые
за
счет
потребления
реактивной
мощности
потребителем
млн
кВт
•
ч
в
год
1,3
млн
рублей
в
год
2,6
Ориентировочные
годовые
затраты
потребителя
на
электроэнергию
млн
рублей
600
Ориентировочная
стоимость
установки
устройств
компенсации
реактивной
мощности
на
границе
балансовой
принадлежности
потребителя
млн
рублей
3
63
Безусловно
,
принимая
во
внимание
нынешнее
эко
-
номическое
положение
,
прежде
чем
устанавливать
повышающие
коэффициенты
,
необходима
оценка
финансовой
нагрузки
на
потребителя
,
однако
,
на
при
-
веденном
выше
примере
потребителя
в
Белгородской
области
очевидно
,
что
для
крупных
потребителей
при
их
затратах
на
энергоресурсы
затраты
на
установку
УКРМ
очень
незначительны
,
а
для
распределитель
-
ных
сетевых
компаний
с
множеством
подобных
потре
-
бителей
(
как
,
например
в
филиалах
«
МРСК
Центра
»
«
Белгородэнерго
», «
Курскэнерго
», «
Воронежэнерго
»)
увеличение
нагрузочных
потерь
и
прочие
последствия
от
перетоков
реактивной
мощности
крайне
ощутимы
.
Проведенные
на
примере
филиалов
ПАО
«
МРСК
Центра
»
исследования
показали
,
что
потенциал
сни
-
жения
технологических
потерь
за
счет
оптимизации
электрических
режимов
существует
и
он
весьма
зна
-
чителен
.
Однако
для
его
достижения
требуется
реше
-
ние
таких
системных
вопросов
,
как
:
–
оптимизация
уровней
напряжений
на
шинах
110
кВ
магистральных
подстанций
и
электростанций
,
а
также
поддержание
их
в
оптимальных
диапа
-
зонах
с
учетом
сезонности
нагрузки
и
ремонтных
режимов
;
–
стимулирование
потребителей
к
поддержанию
законодательно
установленных
предельных
зна
-
чений
коэффициента
реактивной
мощности
на
границах
балансовой
принадлежности
;
–
создание
оптимальных
с
точки
зрения
минимиза
-
ции
нагрузочных
потерь
(
но
без
ущерба
для
под
-
держания
системной
надежности
)
схем
нормаль
-
ного
режима
в
замкнутых
сетях
110
кВ
.
Основной
выгодополучатель
от
повышения
энер
-
гетической
и
экономической
эффективности
электро
-
сетевого
комплекса
и
энергосистемы
в
целом
—
это
потребитель
.
А
потому
выстраивание
взаимоотноше
-
ний
и
стимулов
для
всех
участников
энергосистемы
в
целях
повышения
эффективности
ее
функциониро
-
вания
и
оптимизации
издержек
—
необходимая
мера
для
развития
экономики
государства
.
ЛИТЕРАТУРА
:
1.
Вайнштейн
Р
.
А
.,
Коломиец
Н
.
В
.,
Шестакова
В
.
В
.
Основы
управления
режимами
энергосистем
по
частоте
и
активной
мощности
,
по
напряжению
и
реактивной
мощности
.
Издательство
Томского
политехнического
университета
, 2010.
2.
Правила
технической
эксплуатации
электрических
станций
и
сетей
Российской
Федерации
(
Утверж
-
дены
Приказом
Минэнерго
России
от
19.06.2003
г
.
№
229).
3.
Железко
Ю
.
С
.
Потери
электроэнергии
.
Реактивная
мощность
.
Качество
электроэнергии
:
Руководство
для
практических
расчетов
.
М
.:
Энас
, 2009. 456
с
.
с
илл
.
С
. 230.
4.
Приказ
от
23
июня
2015
г
.
№
380
о
порядке
рас
-
чета
значений
соотношения
потребления
активной
и
реактивной
мощности
для
отдельных
энергопри
-
нимающих
устройств
(
групп
энергопринимающих
устройств
)
потребителей
электрической
энергии
.
5.
Методические
указания
по
расчету
повышаю
-
щих
(
понижающих
)
коэффициентов
к
тарифам
на
услу
ги
по
передаче
электрической
энергии
в
за
-
висимости
от
соотношения
потребления
активной
и
реактивной
мощности
для
отдельных
энергопри
-
нимающих
устройств
(
групп
энергопринимающих
устройств
)
потребителей
электрической
энергии
,
применяемых
для
определения
обязательств
сто
-
рон
по
договорам
об
оказании
услуг
по
передаче
электрической
энергии
по
единой
национальной
(
общероссийской
)
электрической
сети
(
договорам
энергоснабжения
).
Издательство
журнала
«
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
»
выпустило
книгу
академика
РАЕН
,
профессора
Владимира
Абрамовича
Непомнящего
Тираж
книги
5000
экз
.,
объем
196
с
.,
формат
170
х
235
мм
.
Для
приобретения
издания
необходимо
позвонить
по
многоканальному
телефону
+7 (495) 645-12-41
или
написать
по
e-mail: [email protected]
№
4 (37) 2016
Оригинал статьи: Неиспользуемые возможности повышения энергетической эффективности распределительных сетевых компаний
Повышение энергетической эффективности электросетевого комплекса — тема очень популярная и злободневная. С одной стороны, распределительные сетевые компании, находясь в достаточно сложных экономических условиях, крайне заинтересованы в сокращении издержек, а с другой стороны, зачастую не имеют достаточного объема ресурсов для реализации необходимых мероприятий.